变电站继电保护二次回路的在线监测及故障分析

变电站继电保护二次回路的在线监测及故障分析

发布时间：2021-12-30T06:22:29.797Z 来源：《中国科技人才》2021年第25期作者：田同茜许倩

[导读] 端站设备的主要功能是对于电力生产中所生成的各种数据进行采集、分配、预处理以及过滤工作。一旦网络传输出现了问题，端站的设备就能够对问题进行及时的诊断，同时收集与问题相关的故障信息，在信息收集完成后自动生成为报告文件，并发送给主站系统；

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摘要：基于智能在线监测和故障诊断技术的优势，分析在线监测与故障诊断系统的整体构架，以及在线监测信息等，包括运行状态信息、保护动作信息及警告信号信息。通过研究在线监测和故障诊断技术在继电保护二次回路中的应用，既可用于二次回路输入开关量状态的监测和诊断，也可用于二次回路中断路器状态的监测和诊断。

关键词：变电站；继电保护；二次回路；在线监测

1在线监测系统组成

在智能变电站中，在线监测与故障诊断系统的构架主要由主站系统与端站设备两个部分组成。主站系统需要布置在调度端，对于一些改造的智能变电站，由于变电站结构的限制，在布置主站系统时要遵循便利性的原则，在不增加设备的前提下，在端站使用数字化报文分析装置，并将其当作是电力信息采集的源头。如果变电站是新建的，那么就要将保护在线检测以及故障诊断设备直接当作数据采集的源头。让电力运行数据由Ⅰ区网关设备在D5000平台上传送到Ⅱ区。

端站设备的主要功能是对于电力生产中所生成的各种数据进行采集、分配、预处理以及过滤工作。一旦网络传输出现了问题，端站的设备就能够对问题进行及时的诊断，同时收集与问题相关的故障信息，在信息收集完成后自动生成为报告文件，并发送给主站系统；故障信息送达主站后，可以借由显示器以及报警装置展示给运维人员；工作人员在看到故障报告后，就可以对问题进行初步分析，让维修工作变得更具针对性，大大提高了运维的效率。

2在线监测信息种类

2.1警告信息

组成警告信息的主要数据有开关量异常警告、采样值以及设备异常警告3种。首先是采样值的异常警告，其主要包括SV品质异常、SV 检修状态不一致、SV链路中断以及CT/PT断线4种情况。其次是开关量异常警告，主要包括GOOSE链路中断、GOOSE检修不一致以及开关量异常等。最后是设备异常警告，包括异常闭锁、异常失电等问题。一旦在二次回路中出现了这些警告信息，工作人员就要立刻对故障进行评估，从而进行快速的处理。

2.2设备运行信息

变电站中的各种设备运行信息也是在线检测系统采集的主要信息源之一，包括设备的自检信息、采样数据以及开关量信息等，具体就是各种设备的运行温度、电源处电压信息以及各个支路的电流信息等。通过对这些信息的长期采集以及检测，充实系统端的大数据库，为突发事故的处理以及定期的检修工作提供数据支持。

2.3SV/GOOSE状态信息及动作保护

这种信息不是变电站各种电气设备所产生的，而是针对数字化报文以及报文格式的一种记录。其中，SV报文状态主要是指相位精度、双AD一致性、幅值精度以及数据有效性等。报文格式的异常就是指由于某一设备出现了问题，致使SV/GOOSE报文出现乱码、残缺以及过长等错误。而动作保护信息主要分为保护动作元件、保护启动、出口相别以及整组动作时间四种动作信号。

3二次回路在线监测及故障诊断技术

3.1SV链路在线监测及故障诊断技术

在二次回路在线监测和信息采集过程中，如果在限定的时间内采集不到有效的SV和GOOSE信息，将会提示、报警。例如最常见的继电保护设备的SV链路出现异常，保护装置在信息收集的过程中就会受到影响，难以获得相关数据和信息，这就需要借助站控层来上报链路断线警报信息，网络报文装置的作用在此时就凸显出来，能够及时获取此类告警报文。然后通过对告警报文整合和分析，进一步完成网采以及网跳回路等内容进行监测和信息采集，将采集的信息和发送方的信息进行对比，完成链路运行状态的准确监测。

但是，在直采回路中，由于网采端口不同，所以难以实现和其他链路实时对比和监测，这将导致技术和维护人员难以对发生的故障进行准确定位，更难以完成进一步的故障排查和诊断，此时需要结合其他二次装置的回路网采信息进行故障点的判断和分析。在直跳回路

中，将难以获取其他与之相关联的数据对比信息，这就需要借助继电保护设备采集的信息和报警信息来综合分析、确认故障点的发生位置。

3.2交流回路在线监测及故障诊断技术

在交流回路的在线监测及故障诊断过程中，也需要借助网络报文装置来完成，需要采集具体交流量并科学分析和综合判断。

双AD采样工作的施行能够对智能变电站的运行起到很好的辅助作用，且在变电站的运行中还配备了双重化保护，可以完成采样数值以及两套保护的实际采样值对比，通过对比结果中显示出的相对误差，来判断二次回路运行状态。如果对比结果显示的对比误差在阈值允许的范围之内，继电保护也不会出现相斥报警，证明二次回路运行状态正常。但若对比结果显示器相对误差已经超出了阈值的范围，并且继电保护设备发出的采样告警发出不一致告警，便证明交流回路发生异常。

要完成交流回路的在线监测和故障分析工作，需要借助网络报文装置进行SV信息的采集，也需要整合继电保护设备MMS采样值的采集，最终实现回路诊断作业。

3.3保护动作在线监测及故障诊断技术

保护动作的在线监测和故障分析需要借助双重化保护装置，对AB套两路保护装置实际动作进行实时监测、采集和数据分析，然后对继电保护设备作业状态进行判断，诊断其是否准确运行，完成对双重化保护装置的动作、案件和出口时间进行检查。在监测过程中，还需要对GOOSE开关量的实际实践进行监测，然后计算出出口时间的差值，进一步完成整项的校验。

但单重化保护装置是通过网络报文装置回路中的信息分析，来监测回路运行中的各个模块状态，然后进行对比，最终实现对整个交流回路状态的实时监测。对获取的信息和测控装置得到的位置信息数据进行对比，完成对开关量回路运行状态的实时监测作用，并将模拟量变化情况和当重化保护的实际动作逻辑进行有机结合，对动作行为的准确性予以系统性分析。

4二次回路在线状态监测流程

考虑到电力企业绝缘当面等问题，继电保护装置需要采用直流电源，同时需要完善不接地措施。所以在系统的检测过程中，还需要检测改系统是否接地，可以通过在设备和地表之间安装一定绝缘值的电阻，避免由于设备接地而造成保护装置失误的问题发生。这是由于在电气设备的安全运行过程中，直流电源的绝缘性没有达到预定值，所以系统不会发出警告，使得问题在较长时间内不会处理。就目前我国绝缘检测技术发展来看，我国绝缘技术的精度还难以达到国际水平，所以其检测的数据和实际数据会有一定的差异，在很大程度上影响了保护装置的精度和准确性。而且，我国许多电力企业在工程建设过程中，许多的设备都是充分暴露的，这就很容易受到自然环境和气候变化的影响，导致绝缘效果改变，从而造成故障式的接地情况，进而影响继电保护装置的检测以及保护能力。但是二次回路设备的继电保护项目有电缆断线检测、电流回路电阻检测等，微型数控装置的技术发展也为变电站在线状态监测提供了可能。利用绝缘检测技术来获得的检测数据就和真实数值之间存在差异，这种误差会对保护装置造成影响，限制其保护作用的发挥。当前我国电力企业运营过程中，电力设备往往暴露在空气当中，线路运行状况和绝缘质量均会受到自然因素的影响，甚至可能引发各种故障，例如故障式接地等，这些故障限制了继电保护装置的检测和保护能力。对二次回路设备而言，继电保护项目不仅仅包括电缆断线检测保护，还有电流回路电阻检测保护等，这些措施保障了电力系统正常运行，同时这些措施还需要一定的技术支持，而当前微型数控装置技术的完善发展为其提供了技术支持。

5结语

尽管智能化变电站的发展为人们的工作和生活带来更多的便利条件，但继电保护二次回路在运行过程中依然会受到各种因素的影响，引发电路故障。因此加强对在线监测技术的研究，通过做好故障分析，对于保证电力企业的安全稳定运行具有非常重要的意义。

参考文献：

[1]肖健勇.分析智能变电站继电保护二次回路故障诊断技术及在线监测[J].低碳世界，2017（34）：24-25.

[2]师元康.智能变电站继电保护二次回路分析与状态评估研究[J].华北电力技术，2017（12）：6-13.